Переходные процессы в электроэнергетических системах

Расчетные условия коротко­го замыкания элемента электроустановки – наиболее тяжелые, но достаточно веро­ятные условия, в которых может оказать­ся рассматриваемый элемент электроуста­новки при различного вида коротких замы­каниях.
Ток в месте короткого замыкания – суммарный ток всех ветвей электроус­тановки, сходящихся в точке короткого замыкания.
Мгновенное значение тока короткого замыкания в электроустановке
Апериодическая составляющая тока короткого замыкания в электроустановке
Периодическая составляющая тока короткого замыкания в электроустановке
Действующее значение периодической составляющей
тока короткого замыкания рабочей частоты в электроустановке
Начальное действующее значение периодической составляющей
тока короткого замыкания рабочей частоты в электроустановке/
Постоянная времени апериодической составляющей
тока короткого замыкания рабочей частоты в электроустановке

Расчет начальной периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания в сетях выше 1000 В;
Расчет ударного тока и апериодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания в сетях выше 1000 В;
Расчет периодической составляющей в произвольный момент времени для тока трехфазного короткого замыкания в сетях выше 1000 В;
Расчет начальной периодической составляющей тока несимметричного короткого замыкания в сетях выше 1000 В;
Расчет начальных значений токов короткого замыкания в сетях ниже 1000 В.
Простые стандартные расчеты
Сложные стандартные расчеты
Расчет однократной продольной несимметрии (обрывы фаз, несимметрия промежуточных элементов) в сетях выше 1000 В;
Расчет сложных несимметрий (двойное замыкание на землю, короткое замыкание с обрывом фазы) в сетях выше 1000 В;
Расчет периодической составляющей в произвольный момент времени с учетом дуги, нагрева проводников и эффекта вытеснения тока;
Расчет короткого замыкания в сетях постоянного тока.
Нестандартные расчеты
Расчет восстанавливающегося напряжения на контактах выключателей.
Расчет коротких замыканий в цепях с распределёнными параметрами.
Расчет коротких замыканий в цепях с ёмкостными сопротивлениями

Расчет начальной периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания в сетях выше 1000 В
Основные допущения, принимаемые при решении большинства практических задач:
1) не учитывать сдвиг по фазе ЭДС различных синхронных машин и изменение их частоты вращения, если продолжительность КЗ не превышает 0,5 с;
2) не учитывать межсистемные связи, выполненные с помощью электропередачи (вставки) постоянного тока;
3) не учитывать поперечную емкость воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ, если их длина не превышает 200 км, и напряжением 330-500 кВ, если их длина не превышает 150 км;
4) не учитывать насыщение магнитных систем электрических машин;
5) не учитывать ток намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов;
6) не учитывать влияние активных сопротивлений различных элементов исходной расчетной схемы на амплитуду периодической составляющей тока КЗ, если активная составляющая результирующего эквивалентного сопротивления расчетной схемы относительно точки КЗ не превышает 30 % от индуктивной составляющей результирующего эквивалентного сопротивления;
7) приближенно учитывать затухание апериодической составляющей тока КЗ, если исходная расчетная схема содержит несколько независимых контуров;
8) приближенно учитывать электроприемники, сосредоточенные в отдельных узлах исходной расчетной схемы;
9) принимать численно равными активное сопротивление и сопротивление постоянному току любого элемента исходной расчетной схемы.
10) наиболее удаленную от расчетной точки КЗ часть электроэнергетической системы допускается представлять в виде одного источника энергии с неизменной по амплитуде ЭДС и результирующим эквивалентным индуктивным сопротивлением.

Мгновенное значение
Апериодическая составляющая
Периодическая составляющая
Ударный ток короткого замыкания - наибольшее возможное мгновенное значение тока короткого замыкания

Относительное значение какой-либо величины - это ее отношение к другой одноименной величине, выбранной за единицу измерения. Единицы измерения в данном случае называются базисные единицы.
Базисные условия: согласованная система базисных единиц
Базисные условия для трехфазной системы
Базисные условия служат для измерения, как полных величин, так и их составляющих (активных, реактивных и др.)

Если рассматривается одно устройство и базисные условия не указаны, то в качестве базисных используются его номинальные условия.
Пересчет на базисные условия из номинальных
В относительных единицах можно выражать любые величины
Для определения базисных величин используются физические законы
Многие относительные единицы различных физических величин численно равны между собой, например (при ω=ωс) Х*=L*, E*=Ψ*=F* и т.д.

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Синхронный генератор

Если параметры предшествующего режима неизвестны, допускается использовать параметры номинального режима: U0*=1, I0*=1, cosϕ0= cosϕН. При этом предполагают, что генератор работает в режиме перевозбуждения (знак «+»).
Знак «+» используется, если генератор находится в режиме перевозбуждения (отдает в сеть реактивную мощность),
знак «-» - в режиме недовозбуждения (потребляет из сети реактивную мощность)
ЭДС для расчета начального тока режима короткого замыкания
Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Синхронный генератор

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Синхронный двигатель
Паспортные данные, формулы расчета параметров начального режима к.з. такие же, как для синхронного генератора.
Схема замещения в начальный момент пуска
Iп* - кратность пускового тока при асинхронном пуска

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Асинхронный двигатель
Схема замещения в начальный момент пуска
Схема замещения в начальный момент к.з.

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Система – удаленный источник
Наиболее удаленную от расчетной точки КЗ часть электроэнергетической системы допускается представлять в виде одного источника энергии с неизменной по амплитуде ЭДС и результирующим эквивалентным индуктивным сопротивлением. ЭДС этого источника следует принимать равной среднему номинальному напряжению сети, связывающей удаленную и остальную части электроэнергетической системы, а его результирующее эквивалентное сопротивление Хс определять, исходя из известного тока Iс от эквивалентируемой части системы при КЗ в какой-нибудь узловой точке указанной сети:
Соотношение (X/R) определяется по справочным данным

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Комплексная нагрузка
При расчетах токов КЗ следует учитывать влияние каждой комплексной нагрузки, если ток в месте КЗ от той нагрузки составляет не менее 5% тока в месте КЗ, определенного без учета нагрузки.

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Комплексная нагрузка
В общем случае ток КЗ от комплексной нагрузки следует определять как геометрическую сумму токов от отдельных ее элементов.
При отсутствии достоверных данных об относительном составе потребителей комплексной нагрузки можно использовать типовой состав нагрузки отдельных отраслей, выраженный в процентах от суммарной установленной мощности узла.

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Двухобмоточный трансформатор (автотрансформатор)

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Трехобмоточный трансформатор (автотрансформатор)

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Трехобмоточный трансформатор (автотрансформатор)
Если в справочнике (паспорте) приведено только одно значение ΔРК
Если в справочнике (паспорте) приведены все значения ΔРК
значение Х*С может быть равно нулю или меньше нуля

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Трансформатор с расщепленной обмоткой
Если дано одно значение UК (UКВ-Н), индуктивные сопротивления определяют приближенно
Определение индуктивных сопротивлений для полных исходных данных

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Реактор

Схемы замещения элементов электроэнергетических систем
Сдвоенный реактор